射孔技术介绍

油气井射孔技术简介
一、射孔器发展概况
聚能射孔器
高能炸药的聚能效应早在1945年，Mohaupt和R.H.Melemore等在美国福特沃斯成立了油井 炸药公司（Well Explosives, Inc.—现今哈里伯顿·威立克斯公司的前身），开发了油 气井聚能射孔弹，1946年首次在裸眼井中射孔，1948年在密西西比二口套管井中射孔。 聚能射孔弹穿透力强，效率高，从此聚能射孔技术在石油工业中得到了迅速发展。
油气井射孔技术简介
为什么要射孔？？？
油气 生产
酸压 预处理
穿孔、切割、 二次固井
油气井射孔技术简介
聚能射孔原理
装药带有锥形凹槽，爆炸后凹槽附近 的爆轰产物飞散时将在装药轴线处汇聚， 形成一股高温、高速、高密度的气流，这 股气流作用在靶板上较小的区域内，形成 较高的能量密度，致使炸坑较深。
这种利用装药一端空穴以提高爆炸后的 局部破坏作用的效应称为聚能效应。
起爆射孔枪上的导爆索，继而引爆射孔弹。 用于传递射孔枪之间的爆轰，引爆下一级传爆管。
传爆管实物图 起爆药（PbN6）和猛炸药（RDX或HNS）
单纯装猛炸药
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射孔枪
用来装载射孔弹、导爆索、雷管与爆炸器材，使它们在井 下不受钻井液压力的影响，实现聚能射孔的目的。
有枪身射孔枪 无枪身射孔枪
由于连续作业的特点是不起管柱不压井就可以进行作业，可减少井下作业 量，提高作业效益，另外它还可以保护油层、减少对油层损害，因此连续油管 从过去只用于对井进行清洗的工具，发展到今天在钻井和采油工业的各个领域 都可以使用，如钻井、测井、固井、增产、完井、井控、输送工具、打捞工具、 测试以及砂控等等。目前连续油管作业技术在美国、英国、加拿大等石油工业 技术发达的国家已经成为一项非常成熟的技术，在射孔完井上主要用于水平井 和斜井。
点火上提值=标准接箍深度+总炮头长-射孔顶 界面深度-界面差
其中：总炮头长=仪器零长+总校正值
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射孔过程
t=0
t=6×10-6
t=9×10-6
t=1.1×10-5
t=2×10-5
油气井射孔技术简介
射孔对油气井产能的影响
油气井射孔技术简介
射孔对油气井产能的影响
符合达西渗流的砂岩油层
无盲孔射孔枪 有盲孔射孔枪
可回收 不可回收 重复使用 一次性使用
油气井射孔技术简介
起爆器
起爆装置是在油管输送射孔中，在外界能量作用下，首先发生爆炸，用以起 爆传爆管或导爆索的火工品组合件，有激发源、起爆器、特殊部件和连接件构成。
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塔河油田常用射孔器参数
• 射孔枪：51型、89型、102型、127型 • 孔密：16孔/m、10孔/m、8孔/m • 孔径：10 －14mm • 孔深：0.6－1.0m • 相位：600 、900、向上6相位或4相位布孔
油气井射孔技术简介 射孔器材
射孔弹 电雷管
传爆管
火工品
延时火药
导爆索 尾声弹
钻杆/油管
射孔枪
非火工 品
压力开孔阀
枪接头
炸药名称
化学式
环丙烷三硝酸脂 （RDX）
环丙烷四硝酸脂 (HMX)
六硝基均二苯代 乙烯(HNS)
双苦基胺二硝基 吡啶(PYX)
C3H6N3(NO2)3 C4H8N4(NO2)4 C14H6(NO2)6 C17H7N3(NO2)8
创新的多层段工艺 固定管柱降低费用
减少作业时间和完井成本 降低了投产时间
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国内外射孔新技术
超正压射孔技术
超正压射孔是一项射孔完井新技术，是当今射孔完井技术的新突破。它不同于的正压射
孔，不是在泥浆压井状况下射孔从而造成对地层的严重污染，而是在使用酸压裂液及其它保
护液射孔的同时给地层施加超过地层破裂压力的压力。该技术不仅可聚能射孔所带来的压实
污染，且在加大延伸裂缝的同时还与压裂酸化联作，与加砂压作，解决了造缝、解堵、诱喷、
油气井射孔技术简介
用专用射孔器射穿套管及水泥环，并在岩体内产生 孔道，建立地层与井筒之间的连通渠道，以促使储层流 体进入井筒的工艺过程。
将射孔器用专用仪器设备输送到井下预定深度，对准 目的层引爆射孔器，穿透套管及水泥环，构成目的层至套 管内连通孔道的一项工艺技术。
射孔器材 射孔工艺 射孔对油气井产能的影响 射孔评价 射孔器材检验
应用处理表明，该方法比以前全产层射孔的常规作业方法平均少使用55%的支 撑剂，新井的初始产量和长期产能也要好于常规增产方法处理的井。另外，点源 方法射孔井排出的支撑剂也要少于全层段射孔的井。总之，点源射孔方法减少了 射孔、支撑剂以及压裂液等的费用。
油气井射孔技术简介 国内外射孔新技术
连续油管射孔技术
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射孔对油气井产能的影响
不符合达西渗流的砂岩气层
射孔参数：孔深、孔 密、孔径、相位角、 钻井损害、压实损害
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电 缆
➢施工简便、速度快、周期短 优点 ➢定位方便、准确
传
➢能及时检查射孔弹发射情况
输 射 孔
➢正压污染储层 缺点 ➢一次作业射孔长度较短
➢射孔后易发生井喷
主要集中在北美，主要作业公司有Arco、Marathon、哈利伯顿等。
油气井射孔技术简介 定方位射孔工艺技术
国内外射孔新技术
定方位射孔一方面可最大程度减小在压裂过程中对流体的限制 和摩擦力，产生的较宽的裂缝可以允许使用较大尺寸和较高浓度的 支撑剂，以及较低浓度、较小损害的液体，提高裂缝的导流能力； 另一方面在具有较大应力对比的弱胶结油藏，对准大应力方向进行 射孔，可以最大程度增加射孔孔道的稳定性，减少出砂量。另外， 可以与地层天然裂缝有效构通。
射孔参数：孔深、孔 密、孔径、相位角、 压实损害、钻井损害
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射孔对油气井产能的影响
符合达西渗流的砂岩油层
射孔参数：孔深、孔 密、孔径、相位角、 压实损害、钻井损害
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射孔对油气井产能的影响
不符合达西渗流的砂岩气层
射孔参数：孔深、孔 密、孔径、相位角、 钻井损害、压实损害
成功率%
97.4 93.85 83.33 76.78 90来自38 84.62工作量
68 129 116 127 118 156
成功率
97.05 97.67 97.48 99.21 98.3 85.71
（口）
63 194 161 183 170 182
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国内外射孔新技术
❖点源射孔技术 ❖连续油管射孔技术 ❖超正压射孔技术 ❖定方位射孔工艺技术 ❖套管外射孔技术
密度g/cm3 1.80 1.90 1.74 1.77
起爆速度ft/s 28700 30000 24300 24900
起爆压力psi 5000000 5700000 3500000 3700000
耐温 120℃/48h 160℃/48h 220℃/48h 120℃/48h
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聚能射孔弹
套管射孔完井是国内外最为广泛和最重要实用的一种完井方法。
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一、射孔器发展概况
机械切孔器
1910年，用一个机械刀片在套管上旋 转钻孔，机械切孔器用钻杆下井，然后打 开切刀，当切刀绕销钉旋转时，靠钻杆的 上提力切入套管壁。这种穿孔法速度慢、 成本高，水泥环超过25mm厚时效果不佳。
子弹射孔器
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国内外射孔新技术
点源射孔技术
一般来说，我们对一个层进行压裂增产处理时，常规的射孔方法是把这个层 的全部层段进行射孔，然后再进行压裂。在美国得克萨斯南部的Lobo低渗透油藏， 采用常规射孔和压裂增产方法后，都没达到预期的产量。为了解决这一问题，工 程人员根据该油藏生产测井等的一些结果，提出了一个新的射孔观念，对要水力 压裂的层段，只选择对这个层段底部的一个小层段进行射孔，这种方法叫做点源 射孔。
国内外射孔新技术
这项技术的主要构成是在下套管前把射孔枪固定在套管外。在裸 眼测井后，选好射孔井段并把射孔枪隔离开，然后下到设计好的井段。 连接射孔枪的控制电缆沿套管柱通到井口。套管和射孔枪注水泥后， 射孔枪可以选择性射孔。
试验证明：套管外射孔可以使完井时间减少60%-80%，费用降低20%， 油井产能提高50%。
防止出砂等一系列问题，改善了完井效果。目前国内正压射孔主要采用加压方式，即氮气加
压、氮气和液注混合加压以及纯液注加压。该不仅在常规井中使用，而且还在含硫化氢的井
中作用。
主要 适用
近井筒地层污染严重，常规射孔无法穿过污染带 当地层条件差、压力低，负压无效 提供一种基质酸化技术
条件
增加与天然裂缝的连通 预水力压裂处理，使地层破裂
将火药充填至锥形金属弹体内，利用火 药爆炸时具有方向性的特点，经金属锥斗的 反射聚能作用，将火药瞬间爆炸能量转换成 高温、高压、高速的爆轰金属粒子射能，可 在瞬间穿透套管和水泥环。
射孔弹壳
起爆药 主装药
药型罩
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电雷管
是用来引爆导爆索和射孔弹。灵敏度高、 药量小、威力不大。雷管起爆原理：电雷 管用于油气井电缆传输射孔及爆炸松扣等 作业中引爆导爆索。所用的雷管为灼热桥 丝式电雷管，从地面通过电缆供电，电能 转换为热能，击发起爆药，引爆电雷管主 装药。
其他射孔器
复合射孔器——上个世纪八十年代，随着高能气体压裂技术的完善与发展，将聚能射孔 与高能气体压裂相结合。 水力喷砂射孔——上个世纪六十年代初以来，在国外逐步成熟，美、俄等国相继用它在 准备进行水力压裂的地层、聚能射孔效率不高并且地质和技术条件复杂的地层进行射孔， 以及在一些特殊条件下使用。 激光射孔器——将地面激光发生器产生的高功率相干光束通过光缆导向沿着井轴到达预 定射孔深度，然后通过设在此处的激光接受器将光束横向折射到被射位置，光束连续聚 焦在折射光束轴的聚焦点上，形成射孔孔眼。
1926年，Sid Mine首先发明了子弹射 孔方法，美国兰威尔斯公司（现在西方阿 特拉斯公司）获得了专利，于1932年首次 用于油井套管射孔，在加利福尼亚 Montebello油田一口800m深的井，用了8天 时间，下井11次，共发射80枚子弹。该射 孔方法比机械切孔方法进一步，广泛使用 了二十多年，目前国外仍有应用。
缺2005年-2010年的工作 量直方图（井数+长度）
➢不适于斜井、水平井和高压油气井
➢可实现负压射孔
油 管 传 输 射 孔
优点 缺点
➢一次射开较长井段
年份
➢与地层测试器联作
2005年
2006年
➢射孔弹受高温影响时间长
2007年 2008年
➢无法及时检验射孔发射率 2009年 2010年
工作量
77 65 45 56 52 26
油气井射孔技术简介
校深计算
仪器零长：指从射孔磁性定位仪器的记录点至射孔磁性定位仪上提环内圆的长度； 炮头长：指从射孔磁性定位仪器的记录点至枪身上界面的距离；
上提值：当采用磁性定位射孔时，磁性定位仪器 的记录点对准标准接箍后，为了使射孔器对准油 层，需要把射孔器上提一段距离，这段距离叫上 提值； 标准接箍：在每次待射油层顶部深度上下，选择 一个距离油层顶部距离最小的接箍深度作为此次 射孔的深度定位依据，此接箍叫标准接箍。
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导爆索
一种内装猛炸药，用来纵向传递爆轰波的索装火工品。按外皮材料分 为塑料软管导爆索、线绕导爆索、编制导爆索和铅管导爆索四类。 爆速：普通型6800m/s，高爆速型7500m/s。 横向输出压力≥2.5GPa。
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传爆管
传爆管是油气井射孔作业中的传爆元件，一般连接于导爆索的端头，接收雷 管或传爆管的爆轰能量，输出爆轰引爆导爆索或下一级传爆管。
四川测井公司和西南石油学院联合研制的定方位仪于通过局级 验收。该仪器采用加速度计作为定向系统，同时采用小直径金属保 温瓶和井下自动导向系统，用于射孔段井斜≥2°的井。为了满足 直井定方位射孔需要，大庆油田目前也正在进行油管输送和电缆输 送定方位仪的研制和试验工作。
油气井射孔技术简介 套管外射孔技术